交互式采样值传输系统及其采样值传输方法技术方案

本发明专利技术公开了一种交互式采样值传输系统及其采样值传输方法，包括各间隔层IED和过程层的合并单元，其特征在于：每个合并单元具有一个或多个采样值控制块，并分别为每个采样值控制块定义一个从时钟，各从时钟互不相关，每个从时钟与间隔层IED的主时钟相通信，每个间隔层IED定义一个GOOSE控制块，内部包括是否采样、采样起始时刻、采样点个数、采样间隔等信息，所述GOOSE控制块通过GOOSE报文向合并单元发送信息，合并单元收到对应IED的采样值控制信息后，按其要求的时刻对电子式互感器进行采样控制，获取采样值，间隔层的不同的IED与合并单元不同的采样值控制块进行关联，接收其采样值。本发明专利技术没有增加过程层和间隔层间的信号线，变电站的保护、测控等应用可以不依赖外部对时，采样的同步精度可达到百纳秒级。

Interactive sample value transmission system and sampling value transmission method thereof

The invention discloses an interactive sampling transmission system and transmission method of sampling, including the merging unit interlayer IED and process layer, characterized in that: each merging unit has one or more sampled value control block, and separately for each sampled value control block definition from a clock, the clock not related to each other, each from the master clock and clock interval of IED communication, each interval of IED to define a GOOSE control block, including whether internal sampling, sampling start time, the number of sampling points, sampling interval and other information, the GOOSE control block through the GOOSE message to send information merging unit, the merging unit received the corresponding sampling value of IED control information, according to the requirements of the times of electronic transformer sampling control, obtain the sampling value of different IED interlayer and merging unit of different mining The sample value control block is connected to receive its sampling value. The invention does not increase the signal line between the process layer and the spacer layer, and the protection, the measurement and control of the transformer substation can be applied without depending on the external time, and the synchronous precision of sampling can reach the order of 500 seconds.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于IEC61588和GOOSE的交互式采样值传输系统及其采样值传 输方法，属于电力系统自动化

技术介绍
随着IEC61850标准的推广和电子式互感器的应用，基于采样值的智能电子设备 已经逐步应用于各类数字化变电站或智能变电站。变电站过程层的电子互感器向合并单元 (MU)输出反映电流、电压的数字量信号，合并单元发送固定采样间隔的交流电气量采样值 数据至位于间隔层的智能电子设备(IED)。采样值的数字化通信方式有利于信息共享，整个 变电站的信息容量得到大幅度的提升。但采样值的数字化传输也带来一些新的问题，不同 的合并单元输出的采样值如何同步就是其中之一。IEC 61850针对不同应用的同步时钟报文定义了 5个等级，采样值报文(测量、 计量用)的同步要求最高，为lus，但对于采样值如何同步，IEC 61850并未给出具体的实 现方法。目前比较流行的方法是基于外部时钟源的硬接线同步如秒脉冲或^IG-B码和 IEC61588的网络同步两种方案。但这种方案依赖外部时钟源，不利于变电站的安全、可靠运 行。国家电网公司企业标准-Q/GDW383-2009《智能变电站技术导则》和国家电网公司企业 标准-Q/GDW441-2010《智能变电站继电保护实施规范》都明确要求继电保护装置应不依赖 于外部对时系统实现其保护功能。《智能变电站继电保护实施规范》采用了采样和传输延时补偿的方案，即MU输出相 应电子式互感器整体的采样响应延时，同时规定采样值的传输延时小于10us，采样值发送 间隔离散值小于10us。间隔层的保护装置接收到采样值后，可以根据接收瞬时时刻，利用采 样和传输延时等信息，倒推出采样的实际时刻，然后再通过重采样等数学算法抽取出需要 的采样值。这样保护装置可以不依赖外部对时系统实现保护功能。但该方法要求采样值接 收电路具有硬件打时标的功能，而且同步的精度不高，目前只有10us，如果采样值传输路径 中有交换机等设备，延时将难以保证，因此不利于数据共享。以上两种方案合并单元发出的采样值数据的采样频率是固定的，采样值并不一定 是间隔层IED需要的采样时刻的数据，IED接收到采样值后还要进行重采样等数据处理。本专利技术公开了一种基于IEC61588(IEEE1588)精确对时协议和GOOSE协议的交 互式采样值传输机制，采样值的同步可以不依赖于外部对时系统，采样值的同步精度优于 IOOns,并且间隔层IED可以根据自己的应用向合并单元定制各自需要的采样值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种交互式采样值传输机制，采样值的同步可 以不依赖于外部对时系统，采样值的同步精度高，并且间隔层IED可以根据自己的应用需 求向合并单元定制各自需要的采样值。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种交互式采样值传输系统，包括各间隔层IED和过程层的合并单元，其特征在于每个合并单元具有一个或多个采样值控制块(SMVCB)， 并分别为每个采样值控制块定义一个从时钟，各从时钟互不相关，每个从时钟与间隔层IED 的主时钟相通信，每个间隔层IED定义一个GOOSE控制块(GOCB)，内部包括是否采样、采样 起始时刻、采样点个数、采样间隔信息，所述GOOSE控制块通过GOOSE报文向合并单元发送 信息，间隔层的不同的IED与合并单元不同的采样值控制块进行关联，接收其采样值。前述的交互式采样值传输系统，其特征在于所述主时钟为IEC61588主时钟，各 从时钟为IEC61588从时钟。前述的交互式采样值传输系统，其特征在于所述主时钟为IEEE1588主时钟，各 从时钟为IEEE1588从时钟。一种交互式采样值传输方法，其特征在于包括以下步骤1)各间隔层IED实现IEC61588或IEEE1588主时钟功能；2)过程层的合并单元具有一个或多个采样值控制块(SMVCB)，并分别为每个采样 值控制块定义一个IEC61588或IEEE1588从时钟，各从时钟互不相关；3)间隔层的不同的智能IED作为采样值服务的客户端与合并单元不同的采样值 控制块进行关联，接收其采样值；4)各间隔层IED通过IEC61588或IEEE1588精确对时协议对一个或多个合并单元 有关的采样值控制块进行时钟同步，各间隔层IED的时钟可以和外部时钟同步也可以是自 己的私有时钟；5)合并单元收到IED的对时信号后，并不是将自己装置的时间调整为IED的时间， 而是将各采样值控制块的从时钟和各IED的主时钟进行同步；6)间隔层IED定义一个GOOSE控制块(GOCB)，内部包含是否采样、采样起始时刻、 采样点个数、采样间隔等信息，通过GOOSE报文向合并单元发送；7)合并单元定义相应的GOOSE报文输入，并通过IEC61850配置和相应的间隔层I ED的GOOSE控制块进行关联；8)合并单元收到对应客户端的采样值控制信息后，按IED要求的时刻对电子式互 感器进行采样控制，并获取采样值；9)合并单元通过采样值控制块将采样值通过IEC61850-9-2协议进行发送。本专利技术所达到的有益效果本专利技术公布的交互式采样值传输机制没有增加过程层和间隔层间的信号线，变电 站的保护、测控等应用可以不依赖外部对时，采样的同步精度理论上和I EC61588的对时精 度相同，可以非常容易的达到百纳秒级。间隔层IED收到采样值后不需要进行重采样等算 法，减少了 CPU的计算负荷，提高了测量值的精度。附图说明图1是本专利技术中的一个间隔层IED和一个合并单元之间通信示意图。图2是IEC61588同步原理示意。图3是本专利技术中的验证系统结构框图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术作具体的介绍。1.基本原理采样值传输机制如图1所示，图1示意了一个间隔层IED和一个合并单元之间通 信示意图。实际运行时，一个间隔层IED可以接收多个合并单元的采样值数据，一个合并单 元也可以通过不同的采样值控制块向多个间隔层IED输出采样值。过程层的合并单元作为采样值服务器一般具有一个或多个采样值控制块 (SMVCB)，间隔层的不同的智能IED作为采样值服务的客户端可以通过配置和合并单元不 同的采样值控制块进行关联，接收其采样值。各间隔层IED实现IEC61588主时钟功能，同时合并单元分别为每个采样值控制块 定义一个IEC61588从时钟，各从时钟互不相关。各间隔层IED通过IEC61588精确对时协议 对一个或多个合并单元进行时钟同步。该时钟并不一定是外部时钟，可以是间隔层IED自 己的私有时钟。合并单元收到IED的对时信号后，并不是将自己装置的时间调整为IED的 时间，而是将各采样值控制块的从时钟和各IED的主时钟进行同步。间隔层I ED定义一个GOOSE控制块(GOCB)，内部包含是否采样、采样起始时刻、采 样点个数、采样间隔等信息，通过GOOSE报文向合并单元发送。考虑到通道传输延时，GOOSE 报文一般在采样起始时刻前的3 10毫秒开始发送。合并单元定义相应的输入，并通过 IEC61850配置和相应的间隔层IED的GOOSE控制块进行关联。合并单元收到对应客户端的 采样值控制信息后，按IED要求的时刻对电子式互感器进行采样控制，并获取采样值。合并单元通过采样值控制块将采样值通过IEC61850-9-2协本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种交互式采样值传输系统，包括各间隔层ＩＥＤ和过程层的合并单元，其特征在于：每个合并单元具有一个或多个采样值控制块，并分别为每个采样值控制块定义一个从时钟，各从时钟互不相关，每个从时钟与间隔层ＩＥＤ的主时钟相通信，每个间隔层ＩＥＤ定义一个ＧＯＯＳＥ控制块，内部包括是否采样、采样起始时刻、采样点个数、采样间隔信息，所述ＧＯＯＳＥ控制块通过ＧＯＯＳＥ报文向合并单元发送信息，间隔层的不同的ＩＥＤ与合并单元不同的采样值控制块进行关联，接收其采样值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：仇新宏，周斌，沈健，黄国方，赵安国，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84